ES2821734T3 - Overflow molten metal transfer pump with gas and flux introduction - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para aplicar fundente o desgasificar un metal fundido que reside como un baño en un horno, teniendo dicho baño de metal fundido una altura de superficie del baño, el procedimiento comprende proporcionar un cuerpo refractario, que forma un tubo alargado generalmente cilíndrico para elevar al menos una porción del metal fundido por encima de dicha altura de la superficie del baño, por lo que en la porción superior del tubo se proporciona una cámara en forma de voluta para dirigir el vórtice de metal fundido creado por la rotación a un impulsor hacia afuera en un canal e introducir al menos uno de un agente fundente y un gas inerte a la porción elevada del metal fundido en la región de la cámara en forma de voluta y/o el canal.A method of fluxing or degassing a molten metal residing as a bath in a furnace, said molten metal bath having a surface height of the bath, the method comprises providing a refractory body, which forms an elongated generally cylindrical tube to raise the minus a portion of the molten metal above said height of the bath surface, whereby in the upper portion of the tube a volute-shaped chamber is provided to direct the molten metal vortex created by the rotation to an outward impeller into a channel and introducing at least one of a fluxing agent and an inert gas to the raised portion of the molten metal in the region of the volute chamber and / or the channel.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Bomba de transferencia de metal fundido de desbordamiento con introducción de gas y fundenteOverflow molten metal transfer pump with gas and flux introduction
AntecedentesBackground
La presente realización ejemplar se refiere a una bomba de metal fundido que tiene capacidades de introducción de gas y/o fundente. Encuentra una aplicación particular junto con un estilo de bomba de transferencia de desbordamiento, y se describirá con una referencia particular a la misma.The present exemplary embodiment relates to a molten metal pump having gas and / or flux introduction capabilities. Find a particular application in conjunction with an overflow transfer pump style, and will be described with a particular reference to it.
Las bombas para bombear el metal fundido se utilizan en hornos en la producción de artículos metálicos. Las funciones comunes de las bombas son la circulación del metal fundido en el horno o la transferencia del metal fundido a ubicaciones remotas. La presente descripción se centra en bombas de metal fundido para transferir el metal de un lugar a otro. Tiene especial relevancia para los sistemas en los que el metal fundido se eleva desde un baño de horno a un sistema de artesa.Pumps for pumping molten metal are used in furnaces in the production of metal articles. Common functions of the pumps are circulating molten metal in the furnace or transferring molten metal to remote locations. The present description focuses on molten metal pumps for transferring metal from one location to another. It is of particular relevance for systems where molten metal is raised from a furnace bath to a tundish system.
Actualmente, muchas instalaciones de fundición en moldes de metal emplean un hogar principal que contiene la mayor parte del metal fundido. Periódicamente se pueden fundir barras sólidas de metal en el hogar principal. Se puede colocar una bomba de transferencia en un pozo adyacente al hogar principal. La bomba de transferencia extrae el metal fundido del pozo y lo transfiere a una cuchara de fundición o conducto, y desde allí, a los moldes que forman los artículos metálicos. La presente divulgación se refiere a las bombas utilizadas para transferir el metal fundido desde un horno a una máquina de fundición en moldes, lingotera o similares.Today, many metal mold casting facilities employ a main hearth that contains most of the molten metal. Solid bars of metal may be cast periodically in the main hearth. A transfer pump can be placed in a well adjacent to the main fireplace. The transfer pump draws the molten metal from the well and transfers it to a casting ladle or chute, and from there, to the molds that form the metal items. The present disclosure relates to pumps used to transfer molten metal from a furnace to a mold casting machine, ingot mold or the like.
En las fundiciones de aluminio donde las piezas fundidas se fabrican ya sea utilizando técnicas de fundición a alta presión en moldes o de fundición en moldes por gravedad, las cucharas de fundición se utilizan a menudo para transportar cantidades premedidas del metal líquido desde un horno de retención a una máquina de fundición y luego verter el metal líquido en un receptáculo de la máquina de fundición. La cuchara de fundición se puede llenar usando una bomba de transferencia de metal fundido para mover el metal del horno a la cuchara de fundición. Una bomba de transferencia de metal fundido particular descrita en la presente memoria se denomina bomba de transferencia de desbordamiento. Por ejemplo, la bomba de transferencia de desbordamiento en la Publicación de Estados Unidos Núm. 2013/0101424, incorporada en la presente memoria como referencia, es adecuada. El documento EP 0095645 A1 divulga un procedimiento y un aparato correspondiente que comprende la fundición del metal en un recipiente de fusión. También se propone que se realicen procedimientos como la desgasificación o la adición de fundente en el recipiente de fusión. El documento EP 0 095 645 A1 enseña que el metal puede ser transferido desde el recipiente de fundición al molde mediante una bomba de tipo electromagnética o una bomba de tipo neumática y preferiblemente una bomba como se describe en la descripción y dibujos del documento GB-A-2107132.In aluminum foundries where castings are manufactured using either high pressure casting or gravity casting techniques, casting ladles are often used to transport premeasured amounts of the liquid metal from a holding furnace. to a casting machine and then pouring the liquid metal into a receptacle of the casting machine. The casting ladle can be filled using a molten metal transfer pump to move the metal from the furnace to the casting ladle. A particular molten metal transfer pump described herein is referred to as an overflow transfer pump. For example, the overflow transfer pump in US Publication No. 2013/0101424, incorporated herein by reference, is suitable. Document EP 0095645 A1 discloses a method and a corresponding apparatus comprising melting the metal in a melting vessel. It is also proposed that processes such as degassing or adding flux be carried out in the melting vessel. Document EP 0 095 645 A1 teaches that metal can be transferred from the casting vessel to the mold by means of an electromagnetic type pump or a pneumatic type pump and preferably a pump as described in the description and drawings of document GB-A -2107132.
El documento US 2010/0104415 A1 divulga una bomba de metal fundido que crea un vórtice de metal fundido dentro de un tubo vertical de la bomba para levantar el metal fundido para aplicaciones de elevación, transferencia, mezcla y/o fusión.US 2010/0104415 A1 discloses a molten metal pump that creates a molten metal vortex within a pump standpipe to lift molten metal for lifting, transferring, mixing and / or melting applications.
El documento US 2002/185790 A1 divulga una detección del nivel del metal con un sensor/controlador.US 2002/185790 A1 discloses metal level detection with a sensor / controller.
Los metales fundidos como el aluminio pueden incluir restos de óxido y/o nitruro que tienen un efecto negativo sobre la solidificación de la aleación particular. Un procedimiento de adición de fundente es una metodología utilizada para eliminar tales impurezas. La inyección de fundente es el procedimiento de introducir una mezcla de sal en polvo o granulada, como cloruro y/o fluoruro, en el aluminio fundido. Tradicionalmente, la adición de fundente de sal se ha introducido simplemente depositando el fundente en una cuchara de fundición antes o durante la adición del metal fundido y/o utilizando un aparato giratorio para la introducción del fundente en la cuchara de fundición o aguas abajo de la cuchara de fundición.Molten metals such as aluminum can include traces of oxide and / or nitride that have a negative effect on the solidification of the particular alloy. A flux addition procedure is a methodology used to remove such impurities. Flux injection is the procedure of introducing a mixture of powdered or granulated salt, such as chloride and / or fluoride, into molten aluminum. Traditionally, the addition of salt flux has been introduced simply by depositing the flux in a foundry ladle before or during the addition of the molten metal and / or using a rotary apparatus for introducing the flux into the foundry ladle or downstream of the ladle. casting ladle.
Un aparato giratorio ejemplar incluye un eje hueco central unido a un rotor insertado en una acumulación de aluminio fundido y girado de manera que el fundente de sal se desplaza hacia abajo del eje hueco y se dispersa dentro del aluminio fundido a través de las aberturas del rotor. Este estilo de dispositivo de inyección de fundente ha demostrado ser problemático, ya que el fallo para controlar el caudal del gas de purga utilizado para mantener el metal fundido fuera del eje durante la inserción en el baño puede provocar salpicaduras del metal fundido. De manera similar, el gas de procedimiento de alto flujo usado después de la inserción puede causar salpicaduras de metal fundido. A la inversa, una interrupción en la línea de alimentación de gas (por ejemplo, torcedura o doblez) tiene el efecto de cascada de permitir que el ensamblaje de eje/rotor de inyección de fundente se obstruya con el fundente y/o la entrada del metal fundido. Además, dado que el ensamblaje de eje/rotor del dispositivo tradicional está dispuesto debajo de la línea de metal fundido, una manipulación incorrecta puede dar como resultado el endurecimiento del metal en el mismo, haciendo que el dispositivo deje de funcionar.An exemplary rotary apparatus includes a central hollow shaft attached to a rotor inserted into a pool of molten aluminum and rotated so that the salt flux travels down the hollow shaft and disperses into the molten aluminum through the rotor openings. . This style of flux injection device has proven to be problematic, as failure to control the flow rate of the purge gas used to keep molten metal off the shaft during insertion into the bath can cause splashing of the molten metal. Similarly, the high-flow process gas used after insertion can cause molten metal to splash. Conversely, an interruption in the gas supply line (for example, kink or kink) has the cascading effect of allowing the flux injection rotor / shaft assembly to become clogged with flux and / or the inlet of the flux. molten metal. Also, since the traditional device's rotor / shaft assembly is disposed below the molten metal line, improper handling can result in hardening of the metal therein, causing the device to stop working.
La adición de fundente mediante un simple depósito en la cuchara de fundición puede no lograr una dispersión homogénea del fundente por todo el metal fundido. Además, el uso de un aparato de adición de fundente giratorio en la cuchara de fundición o en una ubicación aguas abajo introduce un retardo de tiempo indeseable en el procedimiento de fundición.The addition of flux by a simple deposit in the foundry ladle may not achieve a homogeneous dispersion of the flux throughout the molten metal. In addition, the use of a rotary flux adding apparatus in the casting ladle or at a downstream location introduces an undesirable time delay to the casting process.
La forma fundida o licuada del aluminio también atrae la formación y absorción de hidrógeno dentro del aluminio fundido. El hidrógeno se desarrolla como porosidad durante la solidificación de las aleaciones de aluminio y es perjudicial para las propiedades mecánicas de la aleación sólida. La desgasificación es una forma eficaz de reducir la porosidad causada por el hidrógeno. Un ejemplo de desgasificación implica la introducción de un gas inerte como argón o nitrógeno en el aluminio fundido para recoger el hidrógeno y las inclusiones no metálicas. El gas burbujea hacia la superficie con el hidrógeno y otras inclusiones. De forma similar a la adición de fundente, este procedimiento se ha realizado históricamente en la cuchara de fundición y/o en una estación de procesamiento aguas abajo. En consecuencia, se producen retrasos de tiempo indeseables.The molten or liquefied form of aluminum also attracts the formation and absorption of hydrogen within molten aluminum. Hydrogen develops as porosity during the solidification of aluminum alloys and is detrimental to the mechanical properties of the solid alloy. Degassing is an effective way to reduce porosity caused by hydrogen. An example of degassing involves the introduction of an inert gas such as argon or nitrogen into molten aluminum to collect hydrogen and non-metallic inclusions. The gas bubbles to the surface with hydrogen and other inclusions. Similar to flux addition, this procedure has historically been performed in the foundry ladle and / or in a downstream processing station. Consequently, undesirable time delays occur.
La presente divulgación está dirigida a un sistema para introducir fundente y/o gas al metal fundido de una manera altamente eficiente. Además, se cree que el presente sistema proporciona resultados de introducción de fundente comparables mientras que se mejora la eficiencia y la seguridad. La presente divulgación está dirigida a una introducción mejorada y más eficaz de fundente y/o gas inerte en la bomba de transferencia del metal fundido, antes del llenado de la cuchara de fundición. Además, se ha descubierto que se puede lograr una mezcla más homogénea de fundente dentro del metal fundido con la introducción de pequeñas cantidades de fundente a lo largo del tiempo en una corriente en movimiento del metal. De manera similar, se ha descubierto que la calidad del metal se puede mejorar mediante la introducción de un gas inerte al comienzo del procedimiento de transferencia del metal desde el horno al aparato de fundición. Las ubicaciones ejemplares para la inyección de fundente/gas pueden incluir la columna de una bomba de transferencia de desbordamiento o la segunda cámara del aparato de transferencia de desbordamiento de cámara dividida o la artesa a la que se dirige el metal fundido.The present disclosure is directed to a system for introducing flux and / or gas to molten metal in a highly efficient manner. Furthermore, the present system is believed to provide comparable flux introduction results while improving efficiency and safety. The present disclosure is directed to an improved and more efficient introduction of flux and / or inert gas into the molten metal transfer pump prior to filling of the foundry ladle. Furthermore, it has been discovered that a more homogeneous mixing of flux within the molten metal can be achieved by introducing small amounts of flux over time into a moving stream of the metal. Similarly, it has been discovered that the quality of the metal can be improved by introducing an inert gas at the beginning of the process of transferring the metal from the furnace to the smelter. Exemplary locations for flux / gas injection may include the column of an overflow transfer pump or the second chamber of the split chamber overflow transfer apparatus or the tundish into which the molten metal is directed.
Sumario de la invenciónSummary of the invention
A continuación se resumen varios detalles de la presente divulgación para proporcionar una comprensión básica. Este sumario no es una descripción general extensa de la divulgación y no pretende identificar ciertos elementos de la divulgación ni delinear el ámbito de la misma. Más bien, el propósito principal de este sumario es presentar algunos conceptos de la divulgación en una forma simplificada antes de la descripción más detallada que se presenta a continuación.Various details of the present disclosure are summarized below to provide a basic understanding. This summary is not a comprehensive overview of the disclosure and is not intended to identify certain elements of the disclosure or to delineate the scope of the disclosure. Rather, the primary purpose of this summary is to present some concepts of the disclosure in a simplified form prior to the more detailed description that follows.
De acuerdo con una primera realización, se proporciona un procedimiento para adicionar fundente o desgasificar un metal fundido que reside como un baño en un horno. El baño de metal fundido incluye una altura de la superficie del baño y el procedimiento proporciona al menos un impulsor giratorio en el baño de metal fundido para iniciar un flujo de dicho metal fundido. El flujo en el metal fundido da como resultado la elevación de una porción del metal fundido por encima de la altura de la superficie del baño donde se introduce al menos uno de un agente fundente y un gas inerte en la porción elevada del metal fundido.According to a first embodiment, a method is provided for adding flux or degassing a molten metal that resides as a bath in a furnace. The molten metal bath includes a height of the bath surface and the method provides at least one rotating impeller in the molten metal bath to initiate a flow of molten metal. The flow in the molten metal results in the elevation of a portion of the molten metal above the height of the bath surface where at least one of a fluxing agent and an inert gas is introduced into the raised portion of the molten metal.
De acuerdo con una segunda realización, se proporciona un aparato para introducir fundente en el metal fundido que reside como un baño en un horno. El baño de metal fundido incluye una altura de la superficie del baño. El aparato incluye al menos un impulsor giratorio en el baño de metal fundido para iniciar un flujo de metal fundido, y el flujo de metal fundido provoca la elevación de al menos una porción del metal fundido por encima de la altura de la superficie del baño. También se proporciona un dispositivo que introduce un agente fundente en la porción elevada del metal fundido.According to a second embodiment, an apparatus is provided for introducing flux into molten metal residing as a bath in a furnace. The molten metal bath includes a height of the bath surface. The apparatus includes at least one rotary impeller in the molten metal bath to initiate a flow of molten metal, and the flow of molten metal causes at least a portion of the molten metal to rise above the height of the bath surface. Also provided is a device that introduces a fluxing agent into the raised portion of the molten metal.
De acuerdo con otra realización, se proporciona un aparato para introducir gas en el metal fundido que reside como un baño en un horno. El baño de metal fundido incluye una altura de la superficie del baño. El aparato incluye al menos un impulsor giratorio en el baño de metal fundido para iniciar un flujo de metal fundido, y el flujo de metal fundido provoca la elevación de al menos una porción del metal fundido por encima de la altura de la superficie del baño. También se proporciona un dispositivo que introduce un gas en la porción elevada del metal fundido.According to another embodiment, an apparatus is provided for introducing gas into molten metal which resides as a bath in a furnace. The molten metal bath includes a height of the bath surface. The apparatus includes at least one rotary impeller in the molten metal bath to initiate a flow of molten metal, and the flow of molten metal causes at least a portion of the molten metal to rise above the height of the bath surface. Also provided is a device that introduces a gas into the raised portion of the molten metal.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
Debe entenderse que las figuras detalladas tienen el propósito de ilustrar las realizaciones ejemplares solamente y no pretenden ser limitantes. Además, se apreciará que los dibujos no están a escala y que algunas partes de ciertos elementos pueden estar exageradas con el propósito de lograr claridad y facilidad de ilustración.It should be understood that the detailed figures are for the purpose of illustrating exemplary embodiments only and are not intended to be limiting. Furthermore, it will be appreciated that the drawings are not to scale and that some parts of certain elements may be exaggerated for the purpose of clarity and ease of illustration.
La Figura 1 es una vista en perspectiva que muestra un sistema de transferencia de metal fundido con introducción de fundente que incluye la bomba dispuesta en un compartimento del horno;Figure 1 is a perspective view showing a flux introduction molten metal transfer system including the pump disposed in a furnace compartment;
La Figura 2 es una vista en perspectiva parcialmente en sección transversal de la bomba de la Figura 1;Figure 2 is a partially cross-sectional perspective view of the pump of Figure 1;
La Figura 3 es una vista en sección transversal lateral de la bomba mostrada en las Figuras 1 y 2;Figure 3 is a side cross-sectional view of the pump shown in Figures 1 and 2;
La Figura 4 es una vista en perspectiva de la cámara de bombeo;Figure 4 is a perspective view of the pump chamber;
La Figura 5 es una vista desde arriba de la cámara de bombeo;Figure 5 is a top view of the pump chamber;
La Figura 6 es una vista a lo largo de la línea 6-6 de la Figura 5;Figure 6 is a view along line 6-6 of Figure 5;
La Figura 7 es una vista en perspectiva de la sección superior del impulsor;Figure 7 is a perspective view of the upper section of the impeller;
La Figura 8 es una vista en perspectiva del impulsor ensamblado; Figure 8 is a perspective view of the assembled impeller;
La Figura 9 es una vista en perspectiva de un ensamblaje de inyección de fundente;Figure 9 is a perspective view of a flux injection assembly;
La Figura 10 es una vista lateral en sección transversal del ensamblaje de inyección de fundente;Figure 10 is a cross-sectional side view of the flux injection assembly;
La Figura 11 es una vista en perspectiva de un sistema alternativo de transferencia de metal fundido con introducción de fundente;Figure 11 is a perspective view of an alternative flux introduction molten metal transfer system;
La Figura 12 es una vista ampliada del aparato de adición de fundente de la Figura 11;Figure 12 is an enlarged view of the flux adding apparatus of Figure 11;
La Figura 13 es una vista en sección transversal del aparato de la reivindicación 12; yFigure 13 is a cross-sectional view of the apparatus of claim 12; Y
La Figura 14 es una vista en perspectiva de un aparato de introducción de gas.Figure 14 is a perspective view of a gas introduction apparatus.
Descripción detalladaDetailed description
La realización ejemplar se ha descrito con referencia a las realizaciones preferentes. Obviamente, serán evidentes modificaciones y alteraciones para los que lean y entiendan la presente descripción detallada. Se debe entender que la realización ejemplar se interpreta incluyendo todas las modificaciones y alteraciones que caen dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas o los equivalentes de las mismas.The exemplary embodiment has been described with reference to the preferred embodiments. Obviously, modifications and alterations will be apparent to those who read and understand the present detailed description. It is to be understood that the exemplary embodiment is construed to include all modifications and alterations that fall within the scope of the appended claims or the equivalents thereof.
Con referencia a las Figuras 1-3, se representa una bomba de metal fundido 30 en asociación con un horno 28. La bomba 30 está suspendida a través de una estructura metálica 32 que se apoya en las paredes del compartimento del horno 34. El compartimento del horno 34 recibirá el metal fundido del horno principal 28. En un escenario típico, el metal fundido residirá en un nivel como el indicado por el nivel del baño (BL, ver Figura 3) en todo el horno 28 y el compartimento del horno 34. Como se usa en la presente memoria, la altura del nivel del baño se referirá a la superficie superior del metal fundido influenciada por la gravedad, ya que se encuentra dentro del horno principal 28 y en el compartimento del horno 34. El nivel del baño puede variar en función de la cantidad de aluminio fundido presente en el horno en cualquier momento en particular, pero normalmente estará por encima de la extensión más baja de la bomba 30 y por debajo de la extensión superior de las paredes que forman el compartimento del horno 34.Referring to Figures 1-3, a molten metal pump 30 is depicted in association with a furnace 28. The pump 30 is suspended through a metal frame 32 that is supported by the walls of the furnace compartment 34. The compartment from furnace 34 will receive molten metal from main furnace 28. In a typical scenario, molten metal will reside at a level as indicated by the bath level (BL, see Figure 3) throughout furnace 28 and furnace compartment 34 As used herein, the height of the bath level will refer to the top surface of the molten metal influenced by gravity, as it is within the main furnace 28 and in the furnace compartment 34. The bath level It may vary based on the amount of molten aluminum present in the furnace at any particular time, but will normally be above the lowest extent of pump 30 and below the top extent of the walls that form the furnace. oven compartment 34.
Un motor 35 (ver las Figuras 2 y 3) hace girar un eje 36 y el impulsor adjunto 38. El motor 35 se ha omitido de la Figura 1 para facilitar la ilustración de un aparato de introducción de fundente como se describe a continuación. Un cuerpo refractario 40 forma un tubo 41 o cámara de bombeo generalmente cilíndrico y alargado. El cuerpo refractario se puede formar, por ejemplo, a partir de sílice fundida, carburo de silicio o combinaciones de los mismos. El cuerpo 40 incluye una entrada 43 que recibe el impulsor 38. Preferiblemente, se proporcionan los anillos de cojinete 56 para facilitar el desgaste y la rotación uniformes del impulsor 38 en su interior. En funcionamiento, el metal fundido se introduce en el impulsor a través de la entrada (flechas) y se fuerza hacia arriba dentro del tubo 41 en la forma de un vórtice forzado ("equilibrio"). En la parte superior del tubo 41 se proporciona una cámara en forma de voluta 42 para dirigir el vórtice de metal fundido creado por la rotación del impulsor hacia afuera en el canal 44. El canal 44 se puede unir/acoplar con miembros de canales o tubos adicionales para dirigir el metal fundido a su ubicación deseada, tal como un aparato de fundición, una cuchara de fundición u otro mecanismo conocido por los expertos en la técnica. Un aparato para la introducción de fundente 45 (solo mostrado en las Figuras 1 y 5) se coloca en esta región. El aparato 45 puede ubicarse generalmente en cualquier lugar desde su ubicación representada hasta aguas abajo en el punto X.A motor 35 (see Figures 2 and 3) rotates a shaft 36 and attached impeller 38. Motor 35 has been omitted from Figure 1 to facilitate illustration of a flux introducing apparatus as described below. A refractory body 40 forms an elongated generally cylindrical tube 41 or pump chamber. The refractory body can be formed, for example, from fused silica, silicon carbide, or combinations thereof. Body 40 includes an inlet 43 that receives impeller 38. Preferably, bearing rings 56 are provided to facilitate uniform wear and rotation of impeller 38 therein. In operation, molten metal is drawn into the impeller through the inlet (arrows) and is forced upward into tube 41 in the form of a forced vortex ("equilibrium"). At the top of tube 41 a volute-shaped chamber 42 is provided to direct the molten metal vortex created by the rotation of the impeller outward in channel 44. Channel 44 can be joined / coupled with channel members or tubes tools to direct molten metal to its desired location, such as a casting apparatus, casting ladle, or other mechanism known to those skilled in the art. A flux introduction apparatus 45 (only shown in Figures 1 and 5) is placed in this region. Apparatus 45 can generally be located anywhere from its depicted location to downstream at point X.
Aunque se muestra como una cavidad en forma de voluta, se podría utilizar un mecanismo alternativo para desviar el vórtice de metal fundido giratorio hacia el canal. De hecho, una salida tangencial que se extienda incluso desde una cavidad cilíndrica logrará un flujo de metal fundido. Sin embargo, se puede preferir un desviador tal como una aleta que se extienda hacia el patrón de flujo u otro elemento que dirija el metal fundido al interior del canal. Esto no cambiaría la instalación del aparato de introducción de fundente en esta región.Although shown as a volute-shaped cavity, an alternative mechanism could be used to deflect the rotating molten metal vortex into the channel. In fact, a tangential outlet that extends even from a cylindrical cavity will achieve a flow of molten metal. However, a diverter such as a fin that extends into the flow pattern or other element that directs molten metal into the channel may be preferred. This would not change the installation of the flux introducer in this region.
Pasando ahora a las Figuras 4-6, el tubo 41 se muestra con mayor detalle. La Figura 4 muestra una vista en perspectiva del cuerpo refractario. La Figura 5 muestra una vista desde arriba del diseño de la voluta y la Figura 6 una vista en sección transversal de la cámara de bombeo generalmente cilíndrica y alargada. La Figura 5 proporciona una ilustración de la gama de ubicaciones para el aparato de adición de fundente 45. Estas vistas muestran los parámetros generales de diseño en los que el tubo 41 es por lo menos 1,1 veces mayor en cuanto al diámetro, preferiblemente por lo menos aproximadamente 1,5 veces y lo más preferiblemente, por lo menos aproximadamente 2,0 veces mayor que el diámetro del impulsor. Sin embargo, para metales de mayor densidad, como el zinc, puede ser deseable que el diámetro del impulsor en relación con el diámetro de la cámara de bombeo esté en el rango inferior de 1,1 a 1,3. Además, se puede ver que el tubo 41 tiene una longitud significativamente mayor que la altura del impulsor. Preferiblemente, la longitud (altura) del tubo es por lo menos tres veces, con mayor preferencia por lo menos 10 veces mayor que la altura del impulsor. Sin ser limitado por la teoría, se cree que estas dimensiones facilitan la formación de un vórtice forzado ("equilibrio") deseable de metal fundido como se muestra por la línea 47 en la Figura 6.Turning now to Figures 4-6, tube 41 is shown in greater detail. Figure 4 shows a perspective view of the refractory body. Figure 5 shows a top view of the volute design and Figure 6 a cross-sectional view of the generally cylindrical and elongated pumping chamber. Figure 5 provides an illustration of the range of locations for flux adding apparatus 45. These views show general design parameters where tube 41 is at least 1.1 times larger in diameter, preferably by at least about 1.5 times, and most preferably, at least about 2.0 times larger than the diameter of the impeller. However, for higher density metals such as zinc, it may be desirable for the impeller diameter relative to the pumping chamber diameter to be in the lower range of 1.1 to 1.3. Furthermore, it can be seen that the tube 41 has a length significantly greater than the height of the impeller. Preferably, the length (height) of the tube is at least three times, more preferably at least 10 times greater than the height of the impeller. Without being limited by theory, these dimensions are believed to facilitate the formation of a desirable forced vortex ("equilibrium") of molten metal as shown by line 47 in Figure 6.
Las Figuras 7 y 8 representan el impulsor 38 que incluye una sección superior 46 que tiene las paletas 48 que suministran el flujo de metal fundido inducido y un buje 50 para acoplarse con el eje 36. En su condición ensamblada, el impulsor 38 se acopla mediante husillos, pernos o pasadores/cemento a una sección de guía de entrada 52 que tiene una porción central hueca 54 y los anillos de cojinete 56. El impulsor se puede construir de grafito u otro material refractario adecuado. Se prevé que cualquier diseño tradicional de impulsor de metal fundido sería funcional en el presente sistema de transferencia de vórtice de desbordamiento.Figures 7 and 8 depict impeller 38 including an upper section 46 having vanes 48 supplying the induced molten metal flow and a bushing 50 for engagement with shaft 36. In its assembled condition, impeller 38 is coupled via spindles, bolts or pins / cement to an input guide section 52 having a hollow center portion 54 and bearing rings 56. The impeller can be constructed of graphite or other suitable refractory material. It is envisioned that any traditional cast metal impeller design would be functional in the present overflow vortex transfer system.
Con referencia a la Figura 9, se muestra en detalle un ejemplo de ensamblaje del inyector de fundente 45. El aparato de adición de fundente 45 es del tipo que se describe en la Publicación de Solicitud Internacional WO 2012/170604, incorporada en la presente memoria como referencia. El ensamblaje 45 está soportado por una base estructural 112 que mantiene el ensamblaje del inyector de fundente 110 en una posición vertical. Como se usa en la presente memoria, el término "fundente" se puede usar para referirse a un material particulado granulado. Un tamaño de grano ejemplar de un fundente fundido varía entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 6 mm. El presente aparato también es adecuado para su uso con composiciones mezcladas de fundente. Las composiciones de material fundente ejemplares pueden incluir cloruro de manganeso y potasio, fluoruros y mezclas de los mismos. Referring to Figure 9, an assembly example of the flux injector 45 is shown in detail. The flux adding apparatus 45 is of the type described in International Application Publication WO 2012/170604, incorporated herein. as reference. The assembly 45 is supported by a structural base 112 that maintains the flux injector assembly 110 in a vertical position. As used herein, the term "flux" can be used to refer to a granular particulate material. An exemplary grain size of a molten flux ranges from about 1mm to about 6mm. The present apparatus is also suitable for use with mixed flux compositions. Exemplary flux compositions can include potassium manganese chloride, fluorides, and mixtures thereof.
El ensamblaje del inyector de fundente 110 incluye un tanque presurizado 114 en comunicación con un mecanismo de aislamiento 118. En una realización, el mecanismo de aislamiento 118 está asegurado a la base estructural 112 y configurado para aislar el tanque 114 de un flujo de gas inerte directo e independiente a la lanza que se puede colocar en el metal fundido que fluye dentro de la cámara de voluta 43 o canal 44 (no mostrado). Además, el mecanismo 118 incluye una válvula neumática para controlar la presión dentro del tanque 114 y evitar que el reflujo de líquido fundido entre en el eje hueco.The flux injector assembly 110 includes a pressurized tank 114 in communication with an isolation mechanism 118. In one embodiment, the isolation mechanism 118 is secured to the structural base 112 and configured to isolate the tank 114 from an inert gas flow. direct and independent to the lance that can be placed in the molten metal flowing into the volute chamber 43 or channel 44 (not shown). In addition, mechanism 118 includes a pneumatic valve to control the pressure within tank 114 and prevent back flow of molten liquid from entering the hollow shaft.
El tanque presurizado es un recinto generalmente sellado con un cuerpo cilíndrico 120 que tiene una abertura 122 cerrada mediante un capuchón asegurado 124 en un primer extremo 126 y un segundo extremo 128 que está dispuesto de manera opuesta al primer extremo 126. En una realización, la abertura 122 está configurada para recibir el fundente e incluye un tamiz para evitar que el material extraño o grumos del fundente entren en el tanque 114. El tanque presurizado 114 se adapta para almacenar una cantidad de fundente bajo una presión controlada. En un recinto 132 se proporciona un controlador 130, tal como un ordenador de controlador lógico programable (PLC) en base a un panel de control eléctrico y del gas. En una realización, el controlador 130 está montado en la base estructural 112. Sin embargo, el controlador 130 se puede proporcionar en una ubicación alejada de la base estructural 112. El controlador 130 puede estar en comunicación con el motor que acciona la bomba de metal fundido 30 y con varios sensores para determinar los niveles del metal fundido y/o caudales o volúmenes dentro del tubo de bomba 41 y/o el canal 44. De manera similar, el controlador puede ubicarse alejado del ensamblaje de inyección de fundente 45. Además, el controlador puede estar asociado con la bomba y en comunicación con el ensamblaje de inyección de fundente.The pressurized tank is a generally sealed enclosure with a cylindrical body 120 having an opening 122 closed by a cap 124 secured at a first end 126 and a second end 128 that is disposed opposite the first end 126. In one embodiment, the Opening 122 is configured to receive flux and includes a screen to prevent foreign material or flux lumps from entering tank 114. Pressurized tank 114 is adapted to store a quantity of flux under controlled pressure. Provided in an enclosure 132 is a controller 130, such as a programmable logic controller (PLC) computer based on an electrical and gas control panel. In one embodiment, controller 130 is mounted to frame 112. However, controller 130 may be provided at a location remote from frame 112. Controller 130 may be in communication with the motor that drives the metal pump. molten metal 30 and with various sensors to determine molten metal levels and / or flow rates or volumes within pump tube 41 and / or channel 44. Similarly, the controller can be located remote from flux injection assembly 45. In addition , the controller may be associated with the pump and in communication with the flux injection assembly.
El tanque presurizado 114 puede estar provisto de al menos una mirilla 134 en el cuerpo cilíndrico 120 para la verificación visual del funcionamiento interno del ensamblaje 110. Más en particular, la mirilla 134 permite al usuario inspeccionar el flujo de fundente en la misma e identificar los componentes que funcionan correctamente dentro del tanque 114. En una realización, el tanque presurizado 114 está diseñado para operar a una presión umbral de menos de quince (15) libras por pulgada cuadrada manométrica (psig). En otra realización, el tanque presurizado 114 se opera a una presión de trabajo entre dos (2) psig y diez (10) psig. El tanque presurizado 114 incluye las válvulas de alivio de presión redundantes 136 para evitar un nivel no deseado de presurización. También se proporciona un drenaje del tanque 138 para vaciar o limpiar el ensamblaje 110. En una realización, el tanque está construido con un material recubierto de polvo para evitar la corrosión y la obstrucción debido a la interacción del fundente y otros productos químicos.The pressurized tank 114 may be provided with at least one sight glass 134 in the barrel 120 for visual verification of the internal operation of the assembly 110. More particularly, the sight glass 134 allows the user to inspect the flux flow therein and identify the fluxes. components that function properly within tank 114. In one embodiment, pressurized tank 114 is designed to operate at a threshold pressure of less than fifteen (15) pounds per square inch gauge (psig). In another embodiment, pressurized tank 114 is operated at a working pressure between two (2) psig and ten (10) psig. Pressurized tank 114 includes redundant pressure relief valves 136 to prevent an undesired level of pressurization. A tank drain 138 is also provided to empty or clean assembly 110. In one embodiment, the tank is constructed of a powder coated material to prevent corrosion and clogging due to the interaction of flux and other chemicals.
Con referencia a la Figura 10, el tanque 114 incluye un mecanismo de alimentación 140 colocado dentro del tanque presurizado 114 en comunicación con un tanque de almacenamiento 150. El mecanismo de alimentación 140 opera para recibir el fundente desde el tanque de almacenamiento 150 en una entrada de alimentación 142 y descargar una cantidad predeterminada de fundente desde una salida de alimentación 144. La salida de alimentación 144 está separada por encima de un colector 146 situado junto al segundo extremo 128 del tanque presurizado 114 para recibir la cantidad predeterminada de fundente desde la salida de alimentación 144. El colector 146 está conectado a un conducto 148 de manera sellada para permitir la transferencia de fundente desde el tanque 114 al mecanismo de aislamiento 118 ubicado en la base estructural 112. El mecanismo de aislamiento 118 puede, a su vez, entregar la cantidad medida de fundente a una lanza 171 que dirige la adición de fundente a la cámara 43 y/o al canal 44. Pueden emplearse múltiples lanzas.Referring to Figure 10, tank 114 includes a feed mechanism 140 positioned within pressurized tank 114 in communication with a storage tank 150. Feed mechanism 140 operates to receive flux from storage tank 150 at an inlet. outlet 142 and discharge a predetermined quantity of flux from a feed outlet 144. The feed outlet 144 is spaced above a manifold 146 located adjacent the second end 128 of the pressurized tank 114 to receive the predetermined quantity of flux from the outlet. supply 144. Manifold 146 is connected to conduit 148 in a sealed manner to allow transfer of flux from tank 114 to isolation mechanism 118 located on structural base 112. Isolation mechanism 118 may, in turn, deliver the measured amount of flux to a lance 171 that directs the flux addition to chamber 43 and / or channel 44. Multiple lances can be used.
El tanque de almacenamiento 150 está posicionado dentro del tanque presurizado 114 adyacente a la abertura 122 en el primer extremo 126 del tanque presurizado 114 de manera que se pueda proporcionar fundente adicional a través de la abertura 122. El capuchón 124 se proporciona en la abertura 122 para proporcionar un ajuste sellado para evitar que la humedad se acumule dentro del tanque 114 y para evitar que el exceso de fundente y los humos asociados con el fundente se liberen desde el interior del tanque de almacenamiento 150. En una realización, el tanque de almacenamiento 150 incluye una base 152 de forma cónica que se apoya en una pared interior 154 del tanque 114. El tanque de almacenamiento 150 está definido por el área dentro de la pared interior 154 entre el primer extremo 126 y la base de forma cónica 152. La base de forma cónica 152 está configurada para permitir que el fundente se acumule en una abertura de la base 156 que está en comunicación con la entrada de alimentación 142 del mecanismo de alimentación 140. El tanque de almacenamiento 150 puede incluir un tubo de compensación 155 en comunicación de fluido con la porción inferior 157 del tanque presurizado 114 para permitir la compensación de presión mientras se evita la transferencia de fundente no deseada. En una realización, el tanque de almacenamiento 150 está adaptado para contener aproximadamente 100 libras (45,36 kilogramos) de fundente. Storage tank 150 is positioned within pressurized tank 114 adjacent to opening 122 at first end 126 of pressurized tank 114 so that additional flux can be provided through opening 122. Cap 124 is provided in opening 122 to provide a sealed fit to prevent moisture from accumulating within tank 114 and to prevent excess flux and fumes associated with the flux from being released from inside storage tank 150. In one embodiment, the storage tank 150 includes a conical-shaped base 152 that abuts an interior wall 154 of tank 114. Storage tank 150 is defined by the area within interior wall 154 between the first end 126 and the conical-shaped base 152. The Conical shaped base 152 is configured to allow flux to accumulate in an opening in base 156 that is in communication with the feed inlet 142 of the feed mechanism 140. The storage tank 150 may include a surge tube 155 in fluid communication with the lower portion 157 of the pressurized tank 114 to allow for equalization. pressure while preventing unwanted flux transfer. In one embodiment, storage tank 150 is adapted to hold approximately 100 pounds (45.36 kilograms) of flux.
La al menos una mirilla 134 permite al usuario ver el mecanismo de alimentación 140 mientras opera dentro del tanque presurizado 114. Además, las mangueras 116a y 116b se adaptan para comunicarse entre el mecanismo de aislamiento 118 y un controlador neumático/de gas (no mostrado). La manguera 116a es una línea de derivación de gas para el flujo de gas inerte en el que la manguera 116b es una línea de suministro de control neumático para accionar una válvula en el mecanismo de aislamiento 118. El controlador 130 se configura para controlar el nivel de presión dentro del tanque 114 y para identificar y transmitir una señal de alarma o sonido audible para indicar una condición de exceso de presurización del tanque 114. La señal de alarma de exceso de presurización puede indicar la existencia de una obstrucción del eje dentro del sistema, aguas abajo del mecanismo de aislamiento 118, particularmente en el conducto 148.The at least one sight glass 134 allows the user to view the feed mechanism 140 while operating within the pressurized tank 114. In addition, the hoses 116a and 116b are adapted to communicate between the isolation mechanism 118 and a gas / pneumatic controller (not shown ). Hose 116a is a gas bypass line for inert gas flow where hose 116b is a pneumatic control supply line for actuating a valve in isolation mechanism 118. Controller 130 is configured to control level pressure within tank 114 and to identify and transmit an audible sound or alarm signal to indicate an over-pressurization condition of tank 114. The over-pressurization alarm signal may indicate the existence of a shaft obstruction within the system. downstream of isolation mechanism 118, particularly in conduit 148.
El controlador 130 (tal como un ordenador) está adaptado para supervisar y operar el ensamblaje del inyector de fundente 110. El controlador 130 puede manipular el mecanismo de alimentación 140, el mecanismo de aislamiento 118 y ajustar el nivel de presión dentro del tanque presurizado 114. El controlador 130 manipula el mecanismo de alimentación 140 para proporcionar una cantidad predeterminada de fundente desde la entrada 142 a la salida 144 y se describirá con más detalle en la presente memoria. Se proporciona un primer sensor óptico 158 adyacente a la abertura de la base 156 para controlar el nivel del fundente en el tanque de almacenamiento 150. El sensor óptico 158 envía una señal al controlador 130 que indica el nivel del fundente dentro del tanque 150. Opcionalmente, se puede proporcionar un segundo sensor óptico 159 adyacente a la salida de alimentación 144 del mecanismo de alimentación 140 para comunicarse con el controlador 130 para reflejar que el fundente se transfiere a través de la salida de alimentación 144.Controller 130 (such as a computer) is adapted to monitor and operate the flux injector assembly 110. Controller 130 can manipulate feed mechanism 140, isolation mechanism 118, and adjust the pressure level within pressurized tank 114 Controller 130 manipulates feed mechanism 140 to provide a predetermined amount of flux from inlet 142 to outlet 144 and will be described in more detail herein. A first optical sensor 158 is provided adjacent the base opening 156 to monitor the level of the flux in the storage tank 150. The optical sensor 158 sends a signal to the controller 130 that indicates the level of the flux within the tank 150. Optionally , a second optical sensor 159 may be provided adjacent the feed outlet 144 of the feed mechanism 140 to communicate with the controller 130 to reflect that the flux is transferred through the feed outlet 144.
El controlador puede proporcionar dosis precisas de fundente durante diversas condiciones. Además, el controlador puede controlar simultáneamente la bomba y el dispositivo de adición de fundente. Además, el controlador conocerá el tamaño de la cuchara de fundición a llenar, los caudales de metal fundido y los requisitos del fundente del metal. El sistema de adición de fundente proporciona un flujo previsto al controlar la velocidad de rotación de la bomba del impulsor. Se utiliza un sistema de circuito de retroalimentación positiva para controlar la velocidad de la bomba de modo que el nivel y/o el caudal sea el programado. Si el nivel y/o el caudal cae por debajo del punto de ajuste, la velocidad del motor aumenta. Estos ajustes se pueden realizar varias veces por segundo y solo se detienen cuando el nivel está en el nivel deseado o si se supera una velocidad mínima o máxima previamente programada. Al poder controlar el flujo de salida y controlar la velocidad de introducción de fundente, se predice y controla el nivel de introducción de fundente necesario. Además, estas dos características están correlacionadas para lograr un nivel preciso de introducción de fundente durante aproximadamente todo el período de flujo del metal fundido para llenar la cuchara de fundición asociada.The controller can provide precise flux dosages during various conditions. In addition, the controller can simultaneously control the pump and flux adding device. In addition, the controller will know the smelter ladle size to fill, the molten metal flow rates, and the metal flux requirements. The flux addition system provides intended flow by controlling the rotational speed of the impeller pump. A positive feedback loop system is used to control the speed of the pump so that the level and / or flow is as programmed. If the level and / or flow drops below the set point, the motor speed increases. These adjustments can be made several times per second and only stop when the level is at the desired level or if a previously programmed minimum or maximum speed is exceeded. By being able to control the outflow and control the flux introduction rate, the level of flux introduction required is predicted and controlled. Furthermore, these two characteristics are correlated to achieve a precise level of flux introduction during approximately the entire period of flow of the molten metal to fill the associated foundry ladle.
De manera similar, el controlador está programado para comenzar la introducción del fundente. Además, el controlador puede determinar cuándo iniciar el aparato de adición de fundente en base al tiempo y la tasa de iniciación del impulsor de metal fundido y la velocidad. En particular, es deseable que la introducción de fundente comience sólo después (pero poco después) que el flujo de metal fundido haya alcanzado la ubicación del aparato de adición de fundente. Además, el controlador podrá determinar el tamaño de la cuchara de fundición y calcular el nivel deseado de introducción de fundente. El controlador puede determinar un caudal de metal fundido y estimar un tiempo de llenado a esa tasa para el flujo de metal fundido. La cantidad de fundente deseada se puede distribuir durante ese período para una introducción homogénea.Similarly, the controller is programmed to begin the introduction of flux. In addition, the controller can determine when to start the flux adding apparatus based on the time and rate of initiation of the molten metal impeller and the speed. In particular, it is desirable that the introduction of flux begins only after (but shortly after) the flow of molten metal has reached the location of the flux adding apparatus. In addition, the controller will be able to determine the size of the casting ladle and calculate the desired level of flux introduction. The controller can determine a molten metal flow rate and estimate a fill time at that rate for the molten metal flow. The desired amount of flux can be distributed during this period for a homogeneous introduction.
Con referencia ahora a las Figuras 11-13, se representa un aparato de alimentación de fundente alternativo 201. El aparato de alimentación de fundente 201 incluye una placa de soporte 203 asegurada a la estructura de montaje del motor 205 de la bomba de transferencia de desbordamiento 207. La bomba de transferencia de desbordamiento 207 es similar al tipo ilustrado anteriormente, que incluye un motor 209 acoplado a un eje de transmisión 211 que está asegurado a un impulsor (no mostrado) dispuesto en un extremo de base 213 del tubo de bomba alargado 215. La rotación del eje y el impulsor dentro del tubo de bomba 215 da como resultado la formación de un vórtice de metal fundido que se eleva hacia arriba dentro del tubo 215 donde es recibido en una cámara de voluta 217. Se crea un flujo rotacional de metal fundido dentro de la cámara de voluta 217 con el metal fundido que sale a través de la salida 219 hacia la artesa 221. El fundente se introduce en el metal fundido que fluye a través de la artesa 221 desde el aparato de alimentación de fundente 201.Referring now to Figures 11-13, an alternative flux feed apparatus 201 is depicted. The flux feed apparatus 201 includes a support plate 203 secured to the mounting frame of the motor 205 of the overflow transfer pump. 207. The overflow transfer pump 207 is similar to the type illustrated above, including a motor 209 coupled to a driveshaft 211 that is secured to an impeller (not shown) disposed at a base end 213 of the elongated pump tube. 215. Rotation of the shaft and impeller within pump tube 215 results in the formation of a molten metal vortex that rises upward within tube 215 where it is received in a volute chamber 217. A rotational flow is created of molten metal within volute chamber 217 with molten metal exiting through outlet 219 into tundish 221. Flux is introduced into molten metal flowing through tundish 221 from flux feed apparatus 201.
Se indica en la presente memoria que el aparato de alimentación de fundente se puede ubicar alternativamente de manera que el fundente se introduzca en la salida 219 o dentro de la cámara de voluta 217 o en la parte superior del tubo 215.It is noted herein that the flux feeding apparatus may alternatively be located so that flux is introduced into outlet 219 or into volute chamber 217 or on top of tube 215.
El aparato de alimentación de fundente 201 incluye una cámara de tolva 223 cubierta por una tapa 225. La cámara de tolva 223 puede incluir una sección piramidal truncada invertida 231 que ayuda a canalizar el fundente de partículas a una sección de alimentación 233. El fundente se impulsa desde la sección de alimentación 233 mediante un husillo de impulsión (o varios husillos de impulsión) en una conexión de codo 235 en comunicación con un tubo de alimentación por gravedad 237. El fundente sale del tubo de alimentación por gravedad 237 y se deposita sobre el metal fundido que fluye dentro de la artesa 221.The flux feed apparatus 201 includes a hopper chamber 223 covered by a lid 225. The hopper chamber 223 may include an inverted truncated pyramidal section 231 that helps channel the particulate flux to a feed section 233. The flux is drives from the feed section 233 by a drive spindle (or multiple drive spindles) at an elbow connection 235 in communication with a gravity feed tube 237. The flux exits the gravity feed tube 237 and is deposited on the molten metal flowing into the tundish 221.
En ciertas realizaciones, puede ser beneficioso que el tubo de alimentación por gravedad 237 termine en un nivel por encima de la superficie del metal fundido dentro de la artesa 221 de manera que no se requiera una alimentación de gas y se eviten las deficiencias de la técnica anterior de los dispositivos de introducción subsuperficiales, tales como obstrucciones y/o congelación del metal fundido en su interior.In certain embodiments, it may be beneficial for the gravity feed tube 237 to terminate at a level above the surface of the molten metal within the tundish 221 so that no gas feed is required and the shortcomings of the art are avoided. above of subsurface introduction devices, such as clogging and / or freezing of the molten metal inside.
Con referencia específica a las Figuras 12 y 13, el mecanismo de alimentación 201 incluye una carcasa del motor 241 dentro de la cual está dispuesto un motor de impulsión (no mostrado). El motor de impulsión puede ser, por ejemplo, un motor de engranajes Bison de 1/20 caballos de fuerza con una reducción de engranajes de 12,9:1. El eje de salida del motor de impulsión 248 está asegurado mediante un acoplamiento de impulsión 243 a un primer conector de impulsión 245. Se proporcionan los husillos de fijación 244 para facilitar la fijación del acoplamiento de impulsión 243 al eje de salida del motor 248. Los husillos de fijación 246 se proporcionan de manera similar entre el acoplamiento de transmisión 243 y el primer conector de transmisión 245.With specific reference to Figures 12 and 13, the feed mechanism 201 includes a motor housing 241 within which is disposed a drive motor (not shown). The drive motor can be, for example, a 1/20 horsepower Bison gear motor with a 12.9: 1 gear reduction. The drive motor output shaft 248 is secured by a drive coupling 243 to a first drive connector 245. Locking spindles 244 are provided to facilitate attachment of the drive coupling 243 to the motor output shaft 248. Fixation spindles 246 are similarly provided between the transmission coupling 243 and the first transmission connector 245.
La carcasa del motor 241 está asegurada al resto del aparato de alimentación de fundente 201 mediante un par de brazos de soporte 247. Los brazos de soporte 247 se extienden desde la carcasa del motor 241, a través de una caja de engranajes 253, a través de la sección de alimentación de la tolva 233, y están asegurados en un segundo extremo mediante las tuercas 271.The motor housing 241 is secured to the rest of the flux feeding apparatus 201 by a pair of support arms 247. The support arms 247 extend from the motor housing 241, through a gearbox 253, through of the hopper feed section 233, and are secured at a second end by nuts 271.
Un primer husillo transportador 249 se encuentra dentro de un pasaje de husillo 250 que opcionalmente puede terminar en una salida para que la adición de fundente gotee hacia la ubicación deseada del metal fundido que fluye o se asegure al codo 235 y al tubo de alimentación por gravedad 237, como se muestra en la Figura 11.A first conveyor screw 249 is located within a screw passage 250 that may optionally terminate in an outlet for the flux addition to drip to the desired location of the flowing molten metal or to be secured to the elbow 235 and gravity feed tube. 237, as shown in Figure 11.
El primer conector de impulsión 245, impulsado por el acoplamiento de impulsión 243, se encuentra dentro de la caja de engranajes 253. Los engranajes 255 se proporcionan para unir el primer conector de impulsión 245 con un segundo conector de impulsión 257 (sólo el extremo del mismo es visible cuando sobresale de la caja de engranajes 253 en la Figura 12). Cada uno de los conectores de impulsión 245 y 257 se acoplan mediante roscas a husillos transportadores, solo el husillo 249 es visible. Sin embargo, se observa que los husillos transportadores gemelos pueden tener una relación de acoplamiento entre sus respectivas paletas. Los husillos transportadores cooperan para empujar el fundente desde donde se recibe en la sección de alimentación 233 de la tolva de fundente 223 hacia los pasajes de los husillos gemelos cooperativos 250 y 252. Los husillos gemelos pueden ser beneficiosos como mecanismo para mantener el aparato de alimentación relativamente libre de acumulaciones. Los componentes del aparato de alimentación de fundente 201 se pueden ensamblar libremente mediante el uso de abrazaderas liberables tales como la abrazadera estilo Destako 256 que une la sección de la tolva 231 a la sección de alimentación 233 y una abrazadera similar 258 que une la sección de la tolva 231 a un soporte 259 que asegura el sensor 263. Ventajosamente, esto facilita la limpieza y el mantenimiento del ensamblaje de tolva.The first drive connector 245, driven by the drive coupling 243, is located within the gearbox 253. The gears 255 are provided to connect the first drive connector 245 with a second drive connector 257 (only the end of the itself is visible when it protrudes from gearbox 253 in Figure 12). Each of drive connectors 245 and 257 are threadedly attached to conveyor spindles, only spindle 249 is visible. However, it is noted that the twin conveyor screws can have a mating relationship between their respective vanes. The conveyor screws cooperate to push the flux from where it is received in the feed section 233 of the flux hopper 223 into the passageways of the cooperative twins 250 and 252. The twins can be beneficial as a mechanism to maintain the feeding apparatus relatively free of buildup. The components of the flux feed apparatus 201 can be freely assembled by the use of releasable clamps such as the Destako style clamp 256 which joins the hopper section 231 to the feed section 233 and a similar clamp 258 which joins the chute section. the hopper 231 to a bracket 259 that secures the sensor 263. Advantageously, this facilitates cleaning and maintenance of the hopper assembly.
La tolva de fundente 223 puede estar provista de una ventana 261 y un sensor 263 colocado junto a la ventana 261, para facilitar el monitoreo de los niveles de fundente dentro de la tolva de fundente 223. El sensor representado es un sensor de capacitancia. Sin embargo, es igualmente aplicable un sensor óptico, un sensor láser o cualquier otro tipo de sensor conocido por el experto en la técnica. Además, es factible que un individuo pueda monitorear una ventana de visualización simple.Flux hopper 223 may be provided with a window 261 and a sensor 263 positioned adjacent to window 261, to facilitate monitoring of flux levels within flux hopper 223. The sensor shown is a capacitance sensor. However, an optical sensor, a laser sensor or any other type of sensor known to the person skilled in the art is equally applicable. Furthermore, it is feasible for an individual to be able to monitor a simple viewing window.
Cada uno del sensor 263 y la carcasa del motor 241 puede incluir un pasaje 275 y 277 respectivamente, adecuado para recibir una línea de energía y/o una conexión entre ellos con el controlador (ver 130 en la Figura 10 como ejemplo). Más particularmente, tal interconexión puede facilitar el funcionamiento cooperativo de la velocidad de alimentación de fundente con el caudal del metal fundido. De manera similar, tal interconexión puede facilitar el arranque del motor de engranajes de alimentación de fundente en un tiempo predeterminado después del inicio de la bomba de metal fundido, de modo que el fundente se introduce sólo cuando se produce un caudal apropiado de metal fundido. De manera similar, el motor de engranajes puede detenerse antes del cese correspondiente del funcionamiento del motor de la bomba de metal fundido, de modo que la alimentación de fundente no continúa después de que se ha terminado el flujo de metal fundido. Además, la introducción prematura o retrasada de fundente puede ser un desperdicio y dañar el equipo asociado.Each of the sensor 263 and the motor housing 241 may include a passageway 275 and 277 respectively, suitable for receiving a power line and / or a connection between them to the controller (see 130 in Figure 10 as an example). More particularly, such interconnection can facilitate cooperative operation of the flux feed rate with the flow rate of the molten metal. Similarly, such an interconnection can facilitate the starting of the flux feed gear motor at a predetermined time after the start of the molten metal pump, so that the flux is introduced only when an appropriate flow of molten metal occurs. Similarly, the gear motor can be stopped before the corresponding cessation of operation of the molten metal pump motor, so that the flux feed does not continue after the flow of molten metal has been terminated. Also, premature or delayed introduction of flux can be wasteful and damage associated equipment.
Se prevé además que el ensamblaje de inyección de fundente puede ser un dispositivo alternativo, tal como una rueda giratoria u otro aparato que facilite la introducción de una cantidad fija de fundente durante un período de tiempo predeterminado. En resumen, la mecánica específica del aparato de adición de fundente puede no ser crítica para el éxito del procedimiento. A este respecto, se puede utilizar un aparato de suministro de fundente de alimentación por gravedad simple (en oposición a la inyección de gas) que puede dispensar una cantidad medida de fundente.It is further envisioned that the flux injection assembly may be an alternative device, such as a rotating wheel or other apparatus that facilitates the introduction of a fixed amount of flux for a predetermined period of time. In summary, the specific mechanics of the flux addition apparatus may not be critical to the success of the process. In this regard, a simple gravity feed flux supply apparatus (as opposed to gas injection) can be used which can dispense a measured amount of flux.
Además, como se muestra en la Figura 14, se prevé que la desgasificación se pueda realizar en el tubo alargado 340, la cámara de voluta 342 y/o el canal 344. Por ejemplo, se puede introducir gas inerte mediante una o una pluralidad de lanzas 301. Con respecto a la introducción en el tubo alargado 340, puede ser deseable que la introducción de gas esté a un nivel por encima del nivel del baño de metal fundido BL (ver la Figura 3). Las lanzas 301 están en comunicación fluida con una fuente de introducción de gas controlada 303 del tipo que se usa a menudo en los aparatos de procesamiento de metal fundido. Alternativamente, o además, el gas inerte puede introducirse por el eje 336 para su introducción a través del impulsor 338. Por ejemplo, un eje hueco y un dispositivo de introducción de gas del tipo divulgado en el documento US 8,178,036, incorporado en la presente memoria como referencia, podría aplicarse al sistema impulsor de eje de la presente bomba de metal fundido 330. Sin embargo, se prevé que la fuente de gas 303 y/o el aparato de control de gas asociado con la alimentación de gas a un ensamblaje de eje/impulsor estarían en comunicación con al menos uno de un aparato adición de fundente y/o un controlador de motor de bomba de modo que el nivel de introducción de gas se puede ajustar en base a los caudales y/o volúmenes de metal fundido.Furthermore, as shown in Figure 14, it is envisioned that degassing may be performed in elongated tube 340, volute chamber 342, and / or channel 344. For example, inert gas may be introduced by one or a plurality of lances 301. With respect to introduction into elongated tube 340, it may be desirable that the introduction of gas be at a level above the level of the molten metal bath BL (see Figure 3). The spears 301 are in fluid communication with a controlled gas introduction source 303 of the type often used in molten metal processing apparatus. Alternatively, or in addition, inert gas may be introduced through shaft 336 for introduction through impeller 338. For example, a hollow shaft and gas introduction device of the type disclosed in US 8,178,036, incorporated herein As a reference, it could be applied to the shaft drive system of the present molten metal pump 330. However, it is envisaged that the gas source 303 and / or the gas control apparatus associated with supplying gas to a shaft assembly / impeller would be in communication with at least one of a flux adding apparatus and / or a pump motor controller so that the gas introduction level can be adjusted based on the flow rates and / or volumes of molten metal.
También se prevé que la fuente de gas 303 (o una fuente de gas alternativa) podría emplearse para suministrar un gas inerte a la cámara 342 y opcionalmente al canal 344 para proporcionar un gas protector de la cubierta flotante. Además, el gas inerte de la cubierta flotante puede proporcionar una barrera para evitar oxidaciones indeseables. It is also envisioned that gas source 303 (or an alternative gas source) could be used to supply an inert gas to chamber 342 and optionally to channel 344 to provide a protective gas for the floating cover. In addition, the inert gas in the floating cover can provide a barrier to prevent undesirable oxidation.
Otra bomba de transferencia alternativa se describe en la Solicitud Publicada en Estados Unidos 2008/0314548, incorporada en la presente memoria como referencia. El sistema comprende al menos (1) un recipiente para retener el metal fundido, (2) una pared divisoria (o pared de desbordamiento) dentro del recipiente, la pared divisoria que tiene una altura H1 y divide el recipiente en al menos una primera cámara y una segunda cámara, y (3) una bomba de metal fundido en el recipiente, preferiblemente en la primera cámara. La segunda cámara tiene una pared o abertura con una altura H2 que es menor que la altura H1 y la segunda cámara está yuxtapuesta a otra estructura, tal como una cuchara de fundición o artesa, a la que se desea transferir el metal fundido desde el recipiente. La bomba (ya sea una bomba de transferencia, circulación o de liberación de gas) se sumerge en la primera cámara (preferiblemente) y bombea el metal fundido desde la primera cámara más allá de la pared divisoria hacia la segunda cámara, lo que provoca que el nivel de metal fundido en la segunda cámara suba (como se usa en la presente memoria, esta segunda cámara a veces se denomina cámara de elevación). Cuando el nivel de metal fundido en la segunda cámara excede la altura H2, el metal fundido fluye fuera de la segunda cámara hacia otra estructura, como una artesa. El uso de un aparato de adición de fundente y/o un aparato de introducción de gas inerte del tipo descrito anteriormente, para introducir fundente y/o gas en el canal de transferencia (por ejemplo, la artesa) del dispositivo puede proporcionar ventajas en el tratamiento del metal fundido. De manera similar, se prevé que el gas y/o la adición de fundente puedan introducirse en la segunda cámara del aparato. El equipo descrito anteriormente sería adecuado para tal fin.Another reciprocating transfer pump is described in US Published Application 2008/0314548, incorporated herein by reference. The system comprises at least (1) a container to retain the molten metal, (2) a dividing wall (or overflow wall) inside the container, the dividing wall having a height H1 and dividing the container into at least a first chamber and a second chamber, and (3) a molten metal pump in the container, preferably in the first chamber. The second chamber has a wall or opening with a height H2 that is less than the height H1 and the second chamber is juxtaposed to another structure, such as a casting ladle or tundish, to which it is desired to transfer the molten metal from the container. . The pump (be it a transfer, circulation or gas release pump) dips into the first chamber (preferably) and pumps the molten metal from the first chamber past the dividing wall into the second chamber, causing the level of molten metal in the second chamber rises (as used herein, this second chamber is sometimes referred to as a lift chamber). When the level of molten metal in the second chamber exceeds the height H2, the molten metal flows out of the second chamber into another structure, such as a tundish. The use of a flux adding apparatus and / or an inert gas introducing apparatus of the type described above, to introduce flux and / or gas into the transfer channel (e.g., tundish) of the device can provide advantages in the treatment of molten metal. Similarly, it is envisaged that gas and / or flux addition can be introduced into the second chamber of the apparatus. The equipment described above would be suitable for this purpose.
Un estilo adicional de bomba adecuado para su uso en asociación con la presente divulgación es una bomba electromagnética. Particularmente, la repulsión magnética se usa para propulsar un conductor como el aluminio en el que el aluminio actúa como el rotor mientras que una bobina actúa como un estator. El fundente magnético inducido impulsa el aluminio a través de un tubo de bomba en la dirección dictada por la pluralidad de la tensión. Al cambiar la tensión aplicada, la velocidad del flujo de aluminio puede aumentar o disminuir. Respecto a esto, se puede utilizar una bomba electromagnética del tipo disponible en Pyrotek's EMP Technologies de Burton-on-Trent, Staffordshire, Reino Unido para proporcionar un metal fundido elevado que se puede tratar en asociación con la presente divulgación. La Patente de Estados Unidos 5,350,440, incorporada en la presente memoria como referencia, proporciona una descripción de la utilización de una bomba electromagnética en asociación con un horno que contiene aluminio fundido.A further style of pump suitable for use in association with the present disclosure is an electromagnetic pump. In particular, magnetic repulsion is used to propel a conductor such as aluminum in which aluminum acts as the rotor while a coil acts as a stator. The induced magnetic flux drives the aluminum through a pump tube in the direction dictated by the plurality of stress. By changing the applied voltage, the velocity of the aluminum flow can increase or decrease. In this regard, an electromagnetic pump of the type available from Pyrotek's EMP Technologies of Burton-on-Trent, Staffordshire, UK can be used to provide a treatable elevated molten metal in association with the present disclosure. US Patent 5,350,440, incorporated herein by reference, provides a description of the use of an electromagnetic pump in association with a furnace containing molten aluminum.
Otro mecanismo adecuado para su uso en asociación con la presente divulgación es un equipo que desplaza metal fundido, como aluminio, dentro de un recipiente dosificador utilizando un gas comprimido. Por ejemplo, el dispositivo divulgado en la Solicitud Internacional Núm. WO 99/59752, cuya divulgación se incorpora en la presente memoria como referencia, proporciona un aparato adecuado para su uso en asociación con la presente divulgación. Se observa además que los aparatos de gas presurizado adecuados para su uso con la presente divulgación están disponibles en STRIKOWESTOFEN de Nueva Zelanda, Michigan. Más particularmente, se prevé que estos dispositivos de desplazamiento de gas sean adecuados para elevar un metal fundido para el posterior tratamiento del fundente y/o gas inerte.Another suitable mechanism for use in association with the present disclosure is equipment that displaces molten metal, such as aluminum, within a metering container using a compressed gas. For example, the device disclosed in International Application No. WO 99/59752, the disclosure of which is incorporated herein by reference, provides a suitable apparatus for use in association with the present disclosure. It is further noted that pressurized gas appliances suitable for use with the present disclosure are available from STRIKOWESTOFEN of New Zealand, Michigan. More particularly, these gas displacement devices are envisioned to be suitable for lifting a molten metal for further treatment of the flux and / or inert gas.
EjemploExample
El aparato representado en las Figuras 11-13 se evaluó en un ambiente típico de una nave de fundición. Primero, se determinó que 1.200 libras de aluminio fundido transferido a una cuchara de fundición utilizando una bomba de transferencia de desbordamiento sin ningún tipo de tratamiento produjo alrededor de 10 libras de escoria con un contenido de metal de aproximadamente el 90 %. En segundo lugar, en una prueba que utiliza el presente aparato de adición de fundente, aproximadamente 0,75 libras de Pyroflux 115 se añadieron y la escoria se redujo a aproximadamente 3 libras en total con un contenido de metal estimado de solo un 20-30 %. The apparatus depicted in Figures 11-13 was tested in a typical foundry environment. First, it was determined that 1,200 pounds of molten aluminum transferred to a foundry ladle using an overflow transfer pump without any treatment produced about 10 pounds of slag with a metal content of about 90%. Second, in a test using the present flux addition apparatus, approximately 0.75 pounds of Pyroflux 115 was added and the slag was reduced to approximately 3 pounds total with an estimated metal content of only 20-30 %.
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